古泥揭示了热带地区最长的气候记录

主持人:Shamini Bundell

欢迎回到自然的播客。本周:热带气候的一个新的长期记录。

主持人:尼克·佩特里克·豪

这是詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的第一张照片。尼克·佩特里克·豪报道。

主持人:Shamini Bundell

我是Shamini Bundell。

(押韵)

主持人:Shamini Bundell

首先在节目中，为了了解地球气候的历史，我们通常会研究冰芯——冰和雪的分层历史。但对于热带地区来说，像这样的长期记录明显缺乏。现在，一组研究人员可能找到了另一种方法来研究热带地区过去的气候。Anand Jagatia为您带来详细报道。

记者:阿南德·贾加蒂亚

上一次冰河期结束于12000年前，当时的气候显然要冷得多，冰盖和冰川覆盖了地球表面的很大一部分。地球至少经历过五次这种主要的行星寒冷期，被称为冰期，间冰期间冰期间冰期是冰消退的时期。我们可以利用自然档案来重建气候是如何在这些极端之间循环的，这些自然档案在它们形成时捕获了有关环境的信息。一个例子是冰芯——从格陵兰岛或南极洲等地提取的圆柱形冰。随着这些地区一层又一层的水结冰，通过地核向下的冰的物理性质可以用来计算出几十万年前的古代温度。但热带地区的冰芯却不是这样。

受访者:唐纳德·罗贝尔

我认为最长的可能要追溯到2万年前。所以，它不像我们在格陵兰岛或南极洲看到的那样，是一个又深又厚的连续冰层。

记者:阿南德·贾加蒂亚

这是唐纳德·罗贝尔，美国联合学院的地球科学家，他研究安第斯山脉的冰川作用史。在没有足够大的冰芯的情况下，像唐纳德这样的研究人员可以转向另一种记录——海底的物质。随着沉积物下沉并在海底堆积，它的性质可以用来计算出世界上有多少水在不同的时间点被锁在冰中。但事实证明，这个被称为全球冰量的信号完全由北半球的冰主导，地球上至少四分之三的冰都被发现在北半球。

受访者:唐纳德·罗贝尔

我们称之为全球冰量记录，但它实际上主要是北半球的冰量信号。所以，我们无法从全球冰量记录中知道热带地区发生了什么，因为热带地区的小冰川，尽管看起来很壮观，但与大冰原相比，它们的体积很小，所以它们并不重要。

记者:阿南德·贾加蒂亚

但现在，科学家们发现了热带地区冰川作用的记录，让他们可以比以往任何时候都更早地回顾过去——来自秘鲁一个湖底的沉积物。唐纳德说，在此之前，热带地区最好的记录很难准确地追溯到大约12.5万年以前。但这一条可以追溯到70万年前，穿过湖底的泥地Junín。

受访者:唐纳德·罗贝尔

这是一个非常不寻常的湖。这有点像金发女孩湖。它离冰川不太远也不太近。只要湖周围的山上有冰川，它们就会碾碎岩石，就像冰川一样，就像巨大的砂带，研磨工具，它们会产生大量的岩石粉。干的时候看起来像粉末，摸起来像面粉。它最终进入冰川融化的水流中，最终主导了湖底的积累。在间冰期，冰川几乎消失了，湖泊被一种非常不同的沉积物所主宰。所以，在这个记录中，我们可以说，‘好吧，我们经历了一个冰河时代。有一个间冰期。我们迎来了另一个冰河时代。“我们可以在100米深的淤泥中工作，记录冰的存在与否。

记者:阿南德·贾加蒂亚

所以，不存在或岩石粉的存在可以告诉你冰川是否在湖周围的山脉中移动，在移动过程中把岩石压成灰尘。这是一个非常有用的记录，但从湖底几百米深的沉积物中提取岩心并不容易。事实上，这是一项巨大的工程。

受访者:唐纳德·罗贝尔

我们需要一个网球场大小的平台，我们需要液压和重型设备。但首先，我们需要去湖边。湖周围的沼泽使我们无法进入湖泊，所以我们不得不挖一条小运河，把一些早期的飞船弄到湖里。然后我们需要一个平台。我们从德克萨斯州的休斯顿租了一个模块化的系统，然后运到利马，这有点像很大的乐高积木。我们还从利马叫了一辆起重机到湖边，这是一个非常危险的峡谷，大约8到10个小时的车程。所以，首先我们得到了起重机，然后卡车开始到达，起重机会卸载这些乐高积木，他们在运河里组装。

记者:阿南德·贾加蒂亚

一旦平台组装好并被带到湖的最深处，工作人员就可以开始钻探和提取了。

受访者:唐纳德·罗贝尔

所以，你可以想象一根3米长，直径3-4英寸的稻草，被推到泥里。然后它会被提取出来，带到地面的平台上，科学人员会把它挤出来并快速描述，然后把它运回我们附近的实验室进行更多的分析，最后运回家里。每次挖芯会继续往下3米，直到我们碰到无法通过的地方。我们每天24小时，挖了大约6周的岩芯。我们有一个夜间工作人员和一个白天工作人员，每个工作人员要工作12个小时，但最后，一切都非常顺利。

记者:阿南德·贾加蒂亚

这项庞大的工作完成后，研究小组开始分析岩心。利用放射性碳年代测定法和其他技术，他们能够计算出不同沉积层的年龄。然后寻找冰川岩石面粉的存在，他们开始拼凑这个地区冰河时代的年表。

受访者:唐纳德·罗贝尔

总的来说，热带安第斯山脉冰期的时间与全球冰量之间有显著的相似之处，这主要是北半球的信号。所以，这是我们第一次说，超过70万年的时间是固定的。但也有一些不同。所以，我们比较了冰川作用的大小，发现有一些时间间隔，热带冰川旋回比你预期的与全球体积信号相比要大。我们认为，这可能是由于安第斯山脉降水和降雪的增加，这会形成比你预期的更大的冰川。

记者:阿南德·贾加蒂亚

但在很大程度上，这个新的核心揭示了全球气候在很大程度上是同步的。那么，有什么可以解释为什么冰河时代的记录在世界各地都如此紧密相关呢?

受访者:唐纳德·罗贝尔

这篇特别的论文提供了大量的新数据来进一步证明这一假设，即是温室气体拖着地球上除北半球以外的其他地区，高纬度地区，拖着它们与北半球同步前进。这是我们所知道的唯一能将地球紧密地联系在一起的机制。

记者:阿南德·贾加蒂亚

因此，除了告诉我们冰河时代热带地区发生了什么，这些记录还告诉我们，数千年来，地球的气候在不同地区和半球之间是相互联系的。每一次，似乎温室气体都在推动全球气候向新的方向发展，唐纳德说，这可以为我们提供一些关于当今气候状况的观点。

受访者:唐纳德·罗贝尔

当你研究这些发生在很久以前的事情时，你会看到它们在相对温和的温室气体自然变化下对景观产生的深远影响，然后你再看看人类在做什么，它不仅仅让你停下来。它会让你夜不能寐。我认为这些观点非常重要，可以让政策制定者真正理解我们开始在气候记录和现代气候中看到的程度。

主持人:Shamini Bundell

这是来自美国联合学院的唐纳德·罗贝尔。要了解更多关于这项研究的信息，请查看展览说明以获取论文链接。

主持人:尼克·佩特里克·豪

接下来，我们和一位大自然的常驻天文爱好者亚历克斯·维策介绍了詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的第一批照片。不过，现在是诺亚·贝克(Noah Baker)本周阅读的《研究要点》(Research Highlights)时间。

(押韵)

诺亚贝克

捕虾虽然很小，却能产生以超音速在水中传播的冲击波，研究人员现在已经证明，甲壳纲动物用特殊的“头盔”保护它们的大脑免受冲击波的伤害，这是已知的第一种抵御冲击波的生物盔甲。大爪虾用它们的爪子发出有力的咔嚓声，形成泡沫，然后破裂，产生冲击波，使猎物和对手昏迷。现在，美国的一组研究人员已经测试了虾甲壳上一个头盔状的延伸部分，称为轨道罩，是否可以保护它免受自己的冲击波以及竞争对手的冲击波的影响。被摘除眼罩的虾在看到同类咬爪后，似乎迷失了方向，难以协调动作。鉴于虾自己受到的冲击波与目标受到的冲击波相似，轨道罩也可以保护它们免受自己的冲击。研究人员发现，轨道罩可以将冲击波的强度减半，可能是通过捕获水，然后将其排出——这一过程可能会重新定向一些冲击波的能量。你可以在当代生物学．

(押韵)

诺亚贝克

你知道吗，将白葡萄酒储存在透明的玻璃瓶中会损害它的质量，这都是由于光线的原因。有些波长可以降低葡萄酒的气味，产生“湿狗”或“煮白菜”的气味。越来越多的生产商将葡萄酒装在透明玻璃瓶中出售，以展示其颜色，但这些瓶子也会让有害的光线进入。为了了解光线如何改变葡萄酒的化学成分，一组研究人员进行了一项实验，将1000多瓶白葡萄酒(有的无色，有的绿色)置于模拟超市的环境中。他们使用各种技术分析葡萄酒的挥发性化合物，发现在透明瓶子里的葡萄酒有超过70个分子被光降解。仅仅7天后，这些与积极气味有关的分子的浓度下降了70%。但保存在绿色瓶子里的葡萄酒即使在50天后也不受影响。同样，对照酒也保存在黑暗中。更重要的是，失去与积极气味有关的化合物不仅会直接降低葡萄酒的香气。它还降低了化合物掩盖不那么令人愉快的香气的能力。 You can sniff out that research in the美国国家科学院院刊。

(押韵)

记者:尼克·佩特里克·豪

接下来的节目，经过20多年的发展，数十亿美元的投资，多次延迟和一些相当紧张的时刻，詹姆斯·韦伯太空望远镜的第一批图像已经抵达地球。为了了解这些图像对科学的意义，自然我们连线《纽约时报》的亚历克斯·维策。嗨，亚历克斯，最近怎么样?

受访者:Alex Witze

很好。你好吗，尼克?

记者:尼克·佩特里克·豪

我很好，我很兴奋能谈论这些图像。我屏住呼吸等着他们来，等啊等啊等，但他们最终还是来了。但我只等了几个小时。我想说，从詹姆斯·韦伯开始，你就一直在报道这个问题。终于看到这些照片是什么感觉?

受访者:Alex Witze

已经有很长时间了。这个计划已经酝酿了很长时间了。它经历了多次延误。有很多次，它看起来不像是会发射或出什么问题。谁知道这东西会不会有用?显然，重要的是这是迄今为止发射的最精密的太空望远镜。它有一面巨大的镜子。这非常复杂。它的设计和工程是前所未有的。所以，建造它，发射它，让它在太空中工作只是一系列非凡的事件，是的，如果你在10-15年前问我，我们不会想象。

记者:尼克·佩特里克·豪

因此，第一张图片于周一发布。这是一种音频媒体，所以我会尽我所能描述它。对我来说，它看起来就像某种高清星星。但我听说它被描述为迄今为止最深的天文图像。关于第一张图片你能告诉我什么?

受访者:Alex Witze

是的，这是迄今为止拍摄的最深的图像，这意味着望远镜盯着一片天空12个多小时，然后拼凑出了这张惊人的图像。所以，图像中充满了星系。想想星空，而不仅仅是单个的恒星。这些东西就是星系。它们都是其他世界、其他恒星的混合体。你在那里看到的一切都类似于我们的银河系，它们离我们很远很远。如果你看图片，东西是扭曲的，有点像串起来的，看起来有点脏。很多都是红色和污浊的。这是因为在我们和我们看到的东西之间有一个巨大的星系团，它扭曲了光线。这就像一个放大镜。 So, when you look at this first image, you see lots of light, you see lots of smeary things, you see lots of red things, and that's because you're looking at the distant Universe being magnified through this magnifying lens. And things are red because the Universe has been expanding and light has been shifting towards the red over the history of the Universe. To me, it looks like you're just diving into a swimming pool of galaxies.

记者:尼克·佩特里克·豪

这只是第一张图片，昨天又有四张图片。关于这些你能告诉我些什么?

受访者:Alex Witze

它们的设计是为了展示韦伯望远镜的强度。我们都很熟悉哈勃太空望远镜，多年来它拍摄了很多令人惊叹的照片。你会看到美丽的尘埃柱，星系在太空中旋转。所以，我们已经习惯了这些美丽的哈勃图像。所以，与哈勃不同的是，韦伯在红外波段工作，本周发布的第一组图像旨在展示我们在红外光下可以看到的东西，这是我们在哈勃望远镜上看不到的，哈勃望远镜几乎无法做到的。例如，有一组星系叫做斯蒂芬五重奏，有五个星系它们都挤在一起做着奇怪的事情。通过红外线，你可以很好地看到它们是如何相互作用的，所以你可以看到这些恒星形成的结，这些大而明亮的光泡泡，这些星系聚集在一起。这些出现是因为我们用的是红外线眼睛。

记者:尼克·佩特里克·豪

所以，我想他们看起来超级引人注目。它们是非常美丽的图像。你刚才说到我们能够看到以前看不到的东西。这些图像对天文学家来说意味着什么?我们能从中判断出什么呢?

受访者:Alex Witze

所以，韦伯试图回答很多大问题，这些问题是我们以前在天文学上无法解决的——关于恒星如何诞生和恒星如何消亡的问题。这些事情发生在尘土飞扬的地区，你只能用红外光看到。星系是如何在整个宇宙中进化的，我的意思是，韦伯本质上是一个时间机器，能够尽可能地观察遥远的宇宙，这让你越来越接近创造宇宙的大爆炸。这样我们就能看得更远了。这些星系在时间之初是什么呢?他们长什么样子?我们以前没有见过这些，因为我们还没有一个带有红外线的巨大机器。最后，这不是本周的一张好照片因为这是光谱，所以是一条弯曲的线，但韦伯望远镜令人惊讶的一点是它能告诉我们其他世界的大气所以，系外行星，它们被称为系外行星。我们所知道的太阳系外除了太阳以外的恒星周围有5000个或更多的行星。这个领域在韦伯被构想出来的时候根本不存在。 We hadn't even discovered the first exoplanets. But it turns out that Webb, with its infrared eyes, is really great at looking at the light passing through the atmospheres of these planets. And so, spectra sound boring, but it tells you what's there. Is there water in that atmosphere? Is there methane? Is there carbon dioxide? And then you start to get a sense of, wow, if there's a rocky world that has methane and water in its atmosphere and there's clouds, hey, could that be like Earth? And we haven’t had that before, and just like something like a quarter of the time of Webb is devoted to looking at exoplanets’ spectra. Again, sounds boring, but it is what are other worlds? What are they like?

记者:尼克·佩特里克·豪

哦，听起来很诱人。天文学家对此有何反应?我知道，每个人都在屏息以待。但现在它在这里，反应是什么?

受访者:Alex Witze

嗯，互联网失去了理智。Astro Twitter失去了控制。他们的头脑很混乱，对吧?我给几个天文学家打了电话，想听听他们的看法，三个人说，‘我很惊讶。“我不能让三个天文学家说，‘我很惊讶。“请用另一个词。但事实确实如此。他们完全惊呆了。举个例子，那张深场图像，那些遥远的星系和我们说过的那些被涂抹的星系，他们下载了高分辨率的图像，大概有182兆字节，他们在平移它，他们在四处观察他们试图了解这个遥远的领域是什么样子。没错，太空推特这周肯定疯了。

记者:尼克·佩特里克·豪

还有一件事我也想说一下，很明显他们一直在拖延，花了很长时间才到达这里。关于詹姆斯·韦伯望远镜还有一件事就是一直在推动重新命名望远镜。詹姆斯·韦伯在美国国家航空航天局非常有影响力，在保持科学地位方面发挥了重要作用，这就是望远镜以他的名字命名的原因。但在他在政府的其他职位上，他似乎是迫害LGBT人群的同谋。现在图像已经在这里了，是否有任何重新命名望远镜的呼声。

受访者:Alex Witze

随着它的发布，人们肯定会重新关注它。本周，领导为望远镜重新命名请愿的组织重新浮出水面。几天前，一个名为JustSpace Alliance的组织发布了一部新的纪录片，它回顾了韦伯的历史以及他在这段时期在政府中扮演的角色。所以，这里肯定有重新浮出水面。许多人表示，他们对新图像的兴奋已经被他们的担忧冲淡了。所以，这绝对是一场正在进行的对话。

记者:尼克·佩特里克·豪

我相信我们会在这里监视你们的谈话自然．但想想望远镜本身，它的下一步是什么?你想看什么?你最喜欢从望远镜上看到的图片是什么?现在它正在发回图像?

受访者:Alex Witze

我想看更多宇宙深处的东西，因为我太喜欢了。再一次，感觉就像你掉进了一个星系的游泳池，遥远的宇宙，就像时间的边缘，对吧?时空的边缘感觉就像你掉进去了一样。所以，我想从边缘看到更多的污迹。对我来说，带着这些照片穿越时空简直不可思议。我们只是以前没有过。哈勃望远镜将拍摄一个遥远星系的照片，我们对它有一点了解。但是韦伯将会揭示所有的细节。我也很想看到系外行星的图像。这将发生在韦伯任期的晚些时候。 Right now, it's getting all these spectra, which are those wiggly lines, but it will be doing some direct imaging, and I can't wait to see some of that as well, too. So, there is lots coming.

记者:尼克·佩特里克·豪

当然有，我期待着在接下来的几周内至少再换五次桌面背景。但我想这就是我们所有的时间了。所以，非常感谢你们参加我的节目。

受访者:Alex Witze

谢谢你邀请我，尼克。

记者:尼克·佩特里克·豪

自然记者Alex Witze报道。要了解更多关于这个故事的内容，以及一些基于图像的见解，请务必查看Alex在节目笔记中撰写的新故事。

主持人:Shamini Bundell

在节目的最后，是时间进行简报聊天，在那里我们讨论一些在自然简报。所以，我今天有点作弊，因为我想告诉你们一篇非常酷的论文，我实际上已经拍了一部电影。所以，通常，我把电影插头留到最后，但这一次，整个简报聊天将只是一种秘密的电影插头。但我也要告诉你们所有非常酷的研究。

主持人:尼克·佩特里克·豪

如果你告诉我这是一个秘密电影插头，我不确定这算不算一个秘密电影插头，但我很感兴趣。跟我说说那个视频。我想，首先，它是关于什么的?

主持人:Shamini Bundell

所以，这是关于海星胚胎制成的晶体。

主持人:尼克·佩特里克·豪

什么?

主持人:Shamini Bundell

是的，没错。当我们第一次听到这篇论文时，我们也是这么想的，所以我们必须去弄清楚这到底是关于什么的。这让我进入了活性物质物理学领域，在拍这部电影之前，我对这个领域知之甚少。但这是非常重要的背景，为什么研究人员在这部电影中观察海星胚胎，并将它们制成晶体。

主持人:尼克·佩特里克·豪

所以，这个活跃物质领域，仅仅是关于海星胚胎的，这就是我从中得到的吗?

主持人:Shamini Bundell

不，所以海星胚胎是这个实验室在这篇论文中研究的特定生物体，但活性物质实际上非常广泛。所以，活性物质是物理学家在研究系统和物质时使用的一个术语，这些物质几乎是基于成分的——某种活跃的个体实体。它们的意思是它们在消耗能量，靠自己的力量移动。所以，海星胚胎是活的，是活的有机体，就是这样一件事。但还有很多其他的东西，尤其是生物体，确实属于这一类活性物质。其中一个最容易理解的例子是天空中的鸟群，比如我们在这个国家看到的欧椋鸟的低语，每只欧椋鸟显然都在独立移动，它们很活跃，它们在用能量创造自己的运动。它还遵循简单的规则，比如与你旁边的鸟保持一致。但当你观察整个鸟群时，你会看到涌现的特性，形状，某种波动和形成的奇怪模式，而活性物质物理学家看着整个系统说，好吧，在个体层面上是什么规则导致了这些奇怪的特性，比如你在更大的尺度上看到的鸟群的闪烁?

主持人:尼克·佩特里克·豪

啊，对了，明白了。所以，我猜，在这种特殊情况下，海星胚胎有某种突现性质。他们在一起做一些物理学家感兴趣的事情。

主持人:Shamini Bundell

是的，它们不像欧椋鸟或其他鸟类那么复杂。事实上，它们看起来非常简单。你会失望地发现，它们看起来不像长着可爱小腿的小海星。事实上，在这个阶段，它们是圆的。它们做的不多，但它们会做的一件事就是在水里旋转。所以，它们会浮到水面上，如果你把它们放在一个小盘子里，它们就会旋转，它们倾向于朝着同一个方向旋转。物理学家注意到的是，如果你把一堆粒子放在一个盘子里——现在你可以在视频中看到这个，但这都是加速镜头，因为它们非常慢，所以这是在很长一段时间内——随着更多的粒子聚集在一起旋转，它们开始排列起来。它形成了一种非常规则的排列。所以，想象一下行和列，几乎像一个网格，一个由这些小圆形海星胚胎组成的格子。物理学家特别感兴趣的一件事是这种规则的晶格排列非常像我们所说的晶体。 If it was made of atoms, that material would be a crystalline material. So, this is a crystal that's made up for the first time of living multicellular organisms.

主持人:尼克·佩特里克·豪

哦,哇。所以，这是第一次观测到这样的现象。

主持人:Shamini Bundell

据研究人员所知，是的，他们对此非常感兴趣。他们发表了这篇论文自然就像我刚才提到的，主要是看这些事情背后的一些规则是什么?还有，这个大晶体结构的一些特性是什么?

主持人:尼克·佩特里克·豪

他们能回答这些问题吗?他们知道海星胚胎的游戏规则是什么吗?

主持人:Shamini Bundell

就像我说的，这是他们做的一个非常基本的动作。每个胚胎所做的只是旋转。但是你可以看到，他们必须用显微镜来观察，因为这些都非常非常小，当它们聚集在一起时，它们都朝着同一个方向旋转，它们在水中的力导致了这种对齐。通过研究这些力量，弄清楚发生了什么，有可能甚至可以用人造的创造物，人造的实体来重建这样的东西。

主持人:尼克·佩特里克·豪

我猜，创造一个奇怪的海星水晶的目的是什么?

主持人:Shamini Bundell

是啊，离得还远着呢。这不是一篇打算提供应用程序的论文。但在活性物质物理学领域，有些想法是，如果这些很酷的事情在自然界中发生在很多例子中，这个想法是，你能重新创造一些奇怪的物质吗，你向单个实体提供能量来重新创造一些效果?旋转和形成晶体并不一定有用，但这正是活性物质物理学家感兴趣的事情。

主持人:尼克·佩特里克·豪

这听起来超级有趣。这几乎是我想看的那种东西，比如我在哪里可以看到它，莎米尼?

主持人:Shamini Bundell

看起来很酷。我们的YouTube频道上有，网址是youtube.com/naturevideochannel。演出说明里会有链接。他们有一些很酷的显微镜镜头是主要作者发给我的关于小海星胚胎的。你可以看到它们在旋转，你可以看到它们聚集在一起，形成这些漂浮在水中的大筏子。

主持人:尼克·佩特里克·豪

哇，太酷了。当我今天早上进来的时候，我没有想过我会谈论海星胚胎，但这听起来绝对很吸引人。谢谢你，沙米尼。听众们，如果你想了解更多像这样的故事，当你在节目笔记中查看视频时，一定要点击链接，你可以在那里注册自然简报．

主持人:Shamini Bundell

这就是本周的全部内容。和往常一样，你可以在推特上联系我们——我们是@NaturePodcast。或者你可以发邮件到podcast@nature.com。我是Shamini Bundell。

主持人:尼克·佩特里克·豪

我是尼克·佩特里克·豪。谢谢收听。